Информационные технологии в подготовке будущих инженеров-физиков
Бурное развитие информационных технологий в последние годы дало
в руки педагогам мощное средство интенсификации умственной
деятельности учащихся, увеличения числа каналов поступления
информации и способов ее обработки. Однако, сколько бы учитель не
говорил об «основах научного мировоззрения» на уроках информатики,
как бы не пытался связать информацию с понятием вещества и энергии,
сколько бы не говорил о «роли новых информационных технологий в
развитии общества» [1], курс будет схоластическим, если не показать
на практике связь знаний, полученных при изучении курса
«Информатика» с другими предметами. С другой стороны, и в массовом
и в элитарном образовании вопрос о компьютерной грамотности, о
компьютере, следует ставить как о средстве решения конкретных задач
в конкретных областях.
Если говорить о реальных учебных предметах, таких как, например,
«Физика», «Математика», «Экология» или «Иностранный язык» то
использование информационных технологий на уроках и в неурочное
время дает следующие возможности:
- Компьютерные учебники (учебник I и II в терминологии В.П.Беспалько) [2].
- Компьютерные обучающие системы с обратной связью (учебник III и IV). [2].
- Мощное аудиовизуальное средство компьютерного моделирования, позволяющее ставить эксперименты, недоступные школьной лаборатории.[3].
- Контрольно-измерительные программы, позволяющие объективно оценить уровень знания учащихся.
- Средство интенсификации познавательной и учебной деятельности, связанной с поиском и обработкой информации.
- Современное средство решения прикладных задач соответствующего учебного предмета, в т. ч. и задач лингвистики и моделирования биологических процессов, доступные ученикам старших классов.
- Средство, позволяющее учится ставить новые задачи и искать новые области, где компьютеры и информационные технологии в целом могут быть эффективно использованы.
На этом пути и педагогов и учащихся подстерегает ряд трудностей, некоторые из которых рассмотрены в работе [4].
Во-первых, избавляя нас от рутинных
вычислений, компьютер высвобождает время и силы для другой
деятельности. Но при этом возникает психологическая и физическая
зависимость от средств вычисления – если калькулятор под рукой, то
сто на двадцать пять мы разделим на нем, а если его нет, то
двадцать шесть в квадрат вообще возвести не сможем. Действительно,
многие старшеклассники и даже студенты совершенно не чувствуют
числа – для них пример «найти
, если sin
= 0,7» невероятно сложен.
Выход из такой ситуации представляется следующим – в процессе обучения в школе, когда закладываются чувства числа, навыки устного и «ручного», если можно так выразиться, счета, когда учат работе с цепочками алгебраических преобразований ограничить применение микрокалькуляторов, особенно на уроках математики и физики.
Во-вторых – применение специальных программ
обработки данных типа MATLAB или MATCAD сильно увеличивает
производительность обработки информации в расчете на одного
человека, облегчает построение графиков, выбор масштаба, расчет и
нанесение погрешности и т.д. Однако при этом не только теряется
связь между экспериментальными данными и результатами обработки
этих данных, но и полностью отсутствует возможность
научиться самостоятельной, осмысленной обработке результатов
эксперимента и представлению этих результатов в том или ином виде
(график, таблица, диаграмма и т.п.). На наш взгляд применение
математических и статистических программ не только допустимо на
лабораторных работах по физике, но и необходимо, однако их
применение должно быть крайне ограниченно – одна-две работы в
курсе. Тогда одновременно с приобретением навыков современной
научной деятельности, учащиеся будут подходить к этой деятельности
осмысленно.
Эти два вопроса по сути близки друг к другу , поэтому подчеркнем:
и школьнику и студенту и инженеру недостаточно знать начало и
конец пути с черным ящиком в виде компьютера между ними, но и
необходимо уметь самостоятельно пройти этот путь. Не важно, что это
за путь – умножение в столбик, решение системы уравнений или
обработка результатов эксперимента. Необходимо собственноручно, с
помощью калькулятора (но не специальных программ) уметь
вычислить, допустим, ускорение свободного падения. И пусть оно
окажется равным 11. Зная путь, мы можем найти ошибку, или понять,
что к ней привело.
Третья проблема, связанная с применением
компьютера, не столь естественнонаучная, сколь
философски-гуманитарная.
Современные компьютерные программы все более и более способны
заменить учителя – они расскажут, покажут, разберут задачу и
проверят результат обучения. Фактически каждый может получить
своего персонального электронного репетитора. Проблема в том, что
теряется один из основных моментов – роль Человека, Учителя с
большой буквы, теряется преемственность научного образования, его
воспитательная функция.
На наш взгляд, единственный способ решить эту проблему – осознать,
что она если не возникла сейчас, то возникнет в
будущем.
Четвертая проблема снова касается
физического образования. Это – виртуальное экспериментирование.
Виртуальный эксперимент позволяет сделать легким и дешевым путь из
учебной лаборатории в научную. Хотите иметь излучение с длиной
волны 630 нм? – Пожалуйста. Хотите – 250? Пожалуйста – еще хотите
температуру 5 К? – Опять пожалуйста.
Проблемы здесь те же, что и с полетом на луну – все вроде знают,
что летали, но флаг-то развивается!? Трудно отличить, где кончаются
звездные войны, и начинается хроника.
Так и в виртуальном лабораторном эксперименте трудно отличить, где
граница между собственно моделированием и
мультипликацией.
Выход видится нам в обязательном совмещении виртуальных компонент с
реальными лабораторными работами, что описано более подробно в
работе [3].
И, наконец, пятый вопрос снова уводит нас от
физических проблем к проблемам общепедагогическим. И проблема эта
носит название ИНТЕРНЕТ.
К сожалению, в сети помимо нужной информации по любому вопросу есть
уже кем-то и как-то обработанная информация в
виде рефератов, обзоров и т.п.
Соблазн выдать чей-то труд за свой практически непреодолим. У
многих выпускников школы навыки сбора информации, ее
конспектирования, и вообще любые навыки работы с литературой –
учебником, справочником, энциклопедией отсутствует полностью.
Старшеклассник не умеет пользоваться каталогом в библиотеке и
алфавитным указателем в справочнике. Некоторые с трудом пользуются
оглавлением. Выход из этого, как нам кажется, в следующем. И в
школе, и в ВУЗе представляя работу (доклад, реферат или курсовую),
учащийся должен обязательно выступить устно, кроме того,
работа должна содержать ссылки на источники, в том числе и на
Интернет ресурсы.
Однако надо понимать, что за компьютерами будущее. Наша цель – минимизировать вред и максимально использовать преимущества, которые они нам представляют. Один из эффективных путей преодоления этих и других проблем на наш взгляд заключается в активизации межпредметных связей, в согласованном действии учителей, предметы которых задействованы в этих связях и в расширении числа таких предметов. И, конечно, максимальное прикладное использование информационных технологий – от редактирования текстов до компьютерного моделирования.
- Учебные стандарты школ России.//Москва, 1988 с.149
- В.П.Беспалько. Слагаемые педагогической технологии. Москва, Педагогика, 1989, с.124
- В.Б. Гундырев, В.В. Лосев, Т.В. Морозова //Виртуальный лабораторный эксперимент с реальными компонентами (на примере лаборатории оптики). Тезисы конференции «Школа и вуз: достижения и проблемы непрерывного физического образования», Екатеренбург 2002 г., с 69.
- В.Б. Гундырев, В.В. Лосев, О.О. Моисеенко.// О прогрессивных технологиях в физическом образовании. Тезисы конференции «Физика в системе инженерного образования России». М.:2004 г. с.79.